瑞士聯邦材料科學與技術實驗室(Empa)利用活真菌3D列印技術開發了一項具有生物降解性之微生物燃料電池(MFC)。雖然產生的發電量不大,但可以為溫度感測器等農業或研究用途的小型設備供應電力。
一般微生物電池主要使用細菌,但此次開發的微生物電池則採用了2種真菌的組合。2種真菌呈現新陳代謝相互補充的關係,釋放電子的釀酒酵母菌(出芽酵母菌)位於陽極,而產生特定酵素的白腐真菌(絨毛栓菌)位於陰極。白腐真菌捕獲電子並將其傳導出細胞。
電池組件是利用含有真菌與做為真菌營養物質基材的墨水以3D列印製成。研究團隊表示,尋覓適合3D列印真菌良好生長的材料是一項艱鉅的任務,且墨水必須易於擠出且不會殺死真菌細胞,並須具有導電性與生物降解性。
Empa以其在生物類材料3D列印方面的豐富經驗,成功開發出一種纖維素型墨水,而真菌可以利用纖維素做為營養源,亦可幫助分解使用後的電池。此外,另須在電池中添加真菌喜歡的營養物質(簡單醣類)。Empa的微生物電池可以乾燥狀態保存,添加水與營養物質之後可立即啟動。
1個真菌電池達成了12.5 μW/cm2的最大功率密度與49.2 μA/cm2(22kΩ)的最大電流密度。真菌電池可在數天內產生300~600 mV的電壓,並向10~100 kΩ的外部負載提供3~20 μA的電流。透過並聯4顆電池,即可為小型感測器供電65小時。目前研究團隊積極投入於真菌電池的改良,使其更加強大且具高耐久性。今後亦將探尋其他更適合供電的真菌。